Effects of different mixture ratios and lactic acid bacteria on the quality and aerobic stability of mixed silage made from whole maize （Zea mays） and soybean （Glycine max） plants

doi:10.11686/cyxb2024347

Abstract

Abstract:

Maize （Zea mays） and soybean （Glycine max） are often grown with a strip intercropping cultivation mode in southern China. The aim of this study was to explore the effects of different mixture ratios and the addition of lactic acid bacteria on the quality and aerobic stability of mixed silage made from whole maize and soybean plants. Whole plants of maize and soybean were harvested separately， crushed， and mixed at various proportions， and then additives were added before ensilage. A two-factor completely randomized experiment was conducted. Factor A was the ratio of maize to soybean （based on mass， in kg）， with the following treatments 1∶0 （A₁）， 2∶1 （A₂）， 1∶1 （A₃）， 1∶2 （A₄）， and 0∶1 （A₅）. Factor B was the type of lactic acid bacteria added， with the following treatments： Lactobacillus buchneri （LB）， Lactobacillus plantarum （LP）， and no Lactobacillus （L0）. After 60 days of fermentation， the nutritional quality， fermentation quality， and aerobic stability of the silages were analyzed. The results showed that the effect of the interaction between the mixing ratio and the addition of lactic acid bacteria was extremely significant （P<0.01） for the contents of crude protein， neutral detergent fiber， acid detergent lignin， ether extract， and crude ash， the pH value， the contents of lactic acid， acetic acid， and propionic acid， the ammonia nitrogen/total nitrogen ratio （NH₃-N/TN）， and the duration of aerobic stability of the maize-soybean mixed silages. The contents of neutral detergent fiber， acid detergent fiber， and lactic acid were significantly higher in the A₂ and A₃ mixed treatment groups than in the other three mixed treatment groups （P<0.05）. Compared with the L0 group， all treatments in the LP group， except for the A₄ mixed treatment group， had significantly higher lactic acid contents （P<0.05） and significantly lower crude ash contents （P<0.05）. Except for the A₅ mixed treatment group， the other mixed treatment groups in the LP group had significantly lower pH values than those of the L0 group （P<0.05）. Compared with the L0 group， all the mixed treatment groups in the LB group had significantly lower acid detergent lignin contents （P<0.05）. The acetic acid content was significantly higher （P<0.05） in the A₁， A₂， and A₃ mixed treatment groups than in the other groups， and the duration of aerobic stability was also longer. A grey relational analysis was conducted based on the 11 core indicators of each mixed silage treatment group. Among all the treatment groups， the top three in terms of a good ensilage effect as indicated by the weighted relational degrees were A₂LP， A₃LB， and A₁LP. In conclusion， when making silage from whole maize and soybean， the mass proportion of soybean should be less than or equal to that of maize， and L. plantarum should be added to improve the fermentation quality.

Key words: mixed silage, whole-plant maize, whole-plant soybean, mixing ratio, lactic acid bacteria

Zong-yang KUANG, Lin MU, Lan WEI, Yang GUO, Gui XU, Yao CHEN, Xue-yun SHI, Zhong-shan WEI, Zhi-fei ZHANG. Effects of different mixture ratios and lactic acid bacteria on the quality and aerobic stability of mixed silage made from whole maize （Zea mays） and soybean （Glycine max） plants[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2025, 34(6): 227-238.

Figures/Tables 8

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项目 Item	指标 Index	显著性 Significance			大豆混合占比 Soybean mix proportion
项目 Item	指标 Index	混合比例 Mixing ratio	乳酸菌剂Lactic acid bacteria agent	交互作用 Interactions	相关性 Correlation#
营养品质 Nutrient quality	干物质Dry matter （%FW）	**	**	NS	-0.862**
	粗蛋白Crude protein （%DM）	**	*	**	0.986**
	可溶性碳水化合物Water soluble carbohydrate （%DM）	**	**	NS	-0.863**
	中性洗涤纤维Neutral detergent fiber （%DM）	**	**	**	-0.024
	酸性洗涤纤维Acid detergent fiber （%DM）	**	**	NS	0.804**
	酸性洗涤木质素Acid detergent lignin （%DM）	**	**	**	0.781**
	粗脂肪Ether extract （%DM）	**	**	**	0.988**
	粗灰分Crude ash （%DM）	**	**	**	0.977**
发酵品质 Fermentation quality	pH值pH value	**	**	**	0.876**
	乳酸Lactic acid （%DM）	**	**	**	-0.447**
	乙酸Acetic acid （%DM）	**	**	**	0.715**
	丙酸Propionic acid （%DM）	**	**	**	0.698**
	丁酸Butyric acid （%DM）	**	NS	NS	0.488**
	氨态氮/总氮Ammonia-N/total-N （%）	**	**	**	0.796**
	有氧稳定时长Aerobic stability time （h）	**	**	**	0.758**

项目 Item	指标 Index	显著性 Significance			大豆混合占比 Soybean mix proportion
项目 Item	指标 Index	混合比例 Mixing ratio	乳酸菌剂Lactic acid bacteria agent	交互作用 Interactions	相关性 Correlation#
营养品质 Nutrient quality	干物质Dry matter （%FW）	**	**	NS	-0.862**
	粗蛋白Crude protein （%DM）	**	*	**	0.986**
	可溶性碳水化合物Water soluble carbohydrate （%DM）	**	**	NS	-0.863**
	中性洗涤纤维Neutral detergent fiber （%DM）	**	**	**	-0.024
	酸性洗涤纤维Acid detergent fiber （%DM）	**	**	NS	0.804**
	酸性洗涤木质素Acid detergent lignin （%DM）	**	**	**	0.781**
	粗脂肪Ether extract （%DM）	**	**	**	0.988**
	粗灰分Crude ash （%DM）	**	**	**	0.977**
发酵品质 Fermentation quality	pH值pH value	**	**	**	0.876**
	乳酸Lactic acid （%DM）	**	**	**	-0.447**
	乙酸Acetic acid （%DM）	**	**	**	0.715**
	丙酸Propionic acid （%DM）	**	**	**	0.698**
	丁酸Butyric acid （%DM）	**	NS	NS	0.488**
	氨态氮/总氮Ammonia-N/total-N （%）	**	**	**	0.796**
	有氧稳定时长Aerobic stability time （h）	**	**	**	0.758**

混合比例Mixing ratio	乳酸菌剂 Lactic acid bacteria agent	干物质 Dry matter （%FW）	粗蛋白 Crude protein （%DM）	可溶性碳水化合物 Water soluble carbohydrate （%DM）	中性洗涤纤维 Neutral detergent fiber （%DM）	酸性洗涤纤维 Acid detergent fiber （%DM）	酸性洗涤木质素 Acid detergent lignin （%DM）	粗脂肪 Ether extract （%DM）	粗灰分 Crude ash （%DM）
A₁	LB	33.99±0.42Ab	8.34±0.10Eb	1.42±0.14Aa	48.58±0.68Ab	23.49±1.90Cab	1.56±0.21Db	2.18±0.12Ea	4.50±0.02Eb
	LP	36.53±0.39Aa	8.57±0.22Eb	1.18±0.09Aa	48.21±1.27Ab	21.05±1.59Db	1.19±0.02Ec	1.25±0.10Eb	4.04±0.06Ec
	L0	34.49±0.63Ab	9.38±0.23Ea	1.43±0.13Aa	51.95±1.13Aa	24.89±0.39Ca	2.39±0.12Ea	2.27±0.04Ea	4.73±0.03Ea
A₂	LB	32.63±0.47Bb	14.09±0.08Da	1.17±0.00Ba	49.57±1.67Aa	24.61±0.33Ca	2.51±0.10Cb	5.65±0.29Da	6.34±0.07Da
	LP	34.99±0.70Ba	13.91±0.75Da	1.06±0.02Ab	43.50±1.14Cb	21.43±0.33Db	1.96±0.06Dc	4.31±0.25Db	5.36±0.04Dc
	L0	33.90±1.10ABab	13.55±0.30Da	1.25±0.07Ba	49.73±2.05ABa	24.75±2.61Ca	3.33±0.52Da	4.80±0.05Db	5.63±0.03Db
A₃	LB	32.03±0.66Bb	17.20±0.09Ca	0.95±0.07Ca	43.48±0.43Ba	23.37±1.13Ca	2.86±0.20BCb	6.97±0.53Ca	6.80±0.06Ca
	LP	34.24±0.83Ba	15.63±0.15Cb	0.92±0.04Ba	42.99±1.61Cb	24.45±1.17Ca	3.97±0.22Ca	6.56±0.19Ca	6.04±0.03Cc
	L0	33.56±0.74ABab	15.31±0.03Cc	0.90±0.04Ca	44.04±1.36Ca	23.92±0.82Ca	3.85±0.30Ca	6.68±0.20Ca	6.25±0.11Cb
A₄	LB	31.86±0.72Bb	19.07±0.30Ba	0.89±0.07Ca	51.19±1.27Aa	28.25±1.61Ba	3.99±0.35Ab	8.19±0.16Ba	7.34±0.02Ba
	LP	32.46±0.31Ca	18.54±0.07Bb	0.85±0.05BCa	46.87±0.64ABb	27.55±0.19Ba	4.63±0.09Bb	7.63±0.17Bb	7.14±0.01Bb
	L0	32.13±1.06Ba	17.46±0.04Bc	0.84±0.04Ca	47.62±1.53Bb	29.89±0.60Ba	6.27±0.32Ba	7.24±0.01Bc	7.07±0.04Bc
A₅	LB	28.69±0.10Cb	21.46±0.23Ab	0.83±0.02Ca	49.86±1.05Aa	32.48±1.75Aab	3.14±0.33Bc	11.41±0.17Aa	9.19±0.13Aab
	LP	29.37±0.13Da	21.89±0.08Aa	0.75±0.05Ca	45.30±0.97BCb	29.97±0.63Ab	6.38±0.18Ab	10.21±0.02Aa	9.03±0.02Ab
	L0	29.09±0.27Cab	21.65±0.08Aab	0.79±0.04Ca	51.81±0.52Aa	34.80±0.21Aa	8.60±0.13Aa	11.33±0.20Aa	9.36±0.05Aa

混合比例Mixing ratio	乳酸菌剂 Lactic acid bacteria agent	干物质 Dry matter （%FW）	粗蛋白 Crude protein （%DM）	可溶性碳水化合物 Water soluble carbohydrate （%DM）	中性洗涤纤维 Neutral detergent fiber （%DM）	酸性洗涤纤维 Acid detergent fiber （%DM）	酸性洗涤木质素 Acid detergent lignin （%DM）	粗脂肪 Ether extract （%DM）	粗灰分 Crude ash （%DM）
A₁	LB	33.99±0.42Ab	8.34±0.10Eb	1.42±0.14Aa	48.58±0.68Ab	23.49±1.90Cab	1.56±0.21Db	2.18±0.12Ea	4.50±0.02Eb
	LP	36.53±0.39Aa	8.57±0.22Eb	1.18±0.09Aa	48.21±1.27Ab	21.05±1.59Db	1.19±0.02Ec	1.25±0.10Eb	4.04±0.06Ec
	L0	34.49±0.63Ab	9.38±0.23Ea	1.43±0.13Aa	51.95±1.13Aa	24.89±0.39Ca	2.39±0.12Ea	2.27±0.04Ea	4.73±0.03Ea
A₂	LB	32.63±0.47Bb	14.09±0.08Da	1.17±0.00Ba	49.57±1.67Aa	24.61±0.33Ca	2.51±0.10Cb	5.65±0.29Da	6.34±0.07Da
	LP	34.99±0.70Ba	13.91±0.75Da	1.06±0.02Ab	43.50±1.14Cb	21.43±0.33Db	1.96±0.06Dc	4.31±0.25Db	5.36±0.04Dc
	L0	33.90±1.10ABab	13.55±0.30Da	1.25±0.07Ba	49.73±2.05ABa	24.75±2.61Ca	3.33±0.52Da	4.80±0.05Db	5.63±0.03Db
A₃	LB	32.03±0.66Bb	17.20±0.09Ca	0.95±0.07Ca	43.48±0.43Ba	23.37±1.13Ca	2.86±0.20BCb	6.97±0.53Ca	6.80±0.06Ca
	LP	34.24±0.83Ba	15.63±0.15Cb	0.92±0.04Ba	42.99±1.61Cb	24.45±1.17Ca	3.97±0.22Ca	6.56±0.19Ca	6.04±0.03Cc
	L0	33.56±0.74ABab	15.31±0.03Cc	0.90±0.04Ca	44.04±1.36Ca	23.92±0.82Ca	3.85±0.30Ca	6.68±0.20Ca	6.25±0.11Cb
A₄	LB	31.86±0.72Bb	19.07±0.30Ba	0.89±0.07Ca	51.19±1.27Aa	28.25±1.61Ba	3.99±0.35Ab	8.19±0.16Ba	7.34±0.02Ba
	LP	32.46±0.31Ca	18.54±0.07Bb	0.85±0.05BCa	46.87±0.64ABb	27.55±0.19Ba	4.63±0.09Bb	7.63±0.17Bb	7.14±0.01Bb
	L0	32.13±1.06Ba	17.46±0.04Bc	0.84±0.04Ca	47.62±1.53Bb	29.89±0.60Ba	6.27±0.32Ba	7.24±0.01Bc	7.07±0.04Bc
A₅	LB	28.69±0.10Cb	21.46±0.23Ab	0.83±0.02Ca	49.86±1.05Aa	32.48±1.75Aab	3.14±0.33Bc	11.41±0.17Aa	9.19±0.13Aab
	LP	29.37±0.13Da	21.89±0.08Aa	0.75±0.05Ca	45.30±0.97BCb	29.97±0.63Ab	6.38±0.18Ab	10.21±0.02Aa	9.03±0.02Ab
	L0	29.09±0.27Cab	21.65±0.08Aab	0.79±0.04Ca	51.81±0.52Aa	34.80±0.21Aa	8.60±0.13Aa	11.33±0.20Aa	9.36±0.05Aa

混合比例 Mixing ratio	乳酸菌剂 Lactic acid bacteria agent	pH值 pH value	乳酸 Lactic acid （%DM）	乙酸 Acetic acid （%DM）	丙酸 Propionic acid （%DM）	丁酸 Butyric acid （%DM）	氨态氮/总氮 Ammonia-N/ total-N （%）
A₁	LB	4.01±0.00Ea	5.02±0.41Ac	2.61±0.94Ba	ND	0.03±0.02Aa	8.65±0.31Ba
	LP	3.60±0.01Ec	10.42±0.14Ba	0.39±0.01Db	0.21±0.01Cb	ND	4.63±0.41Cb
	L0	3.75±0.01Eb	7.56±0.30Bb	1.04±0.28Cb	0.39±0.01Ba	ND	4.72±0.31Cb
A₂	LB	4.27±0.00Da	3.22±0.47Bc	3.17±0.51ABa	0.14±0.02Ba	ND	8.40±0.15Ba
	LP	3.79±0.01Dc	14.94±1.18Aa	0.52±0.04Db	0.15±0.11Ca	ND	4.62±0.34Cb
	L0	3.93±0.01Db	9.97±0.57Ab	1.28±0.35Cb	0.30±0.01Ba	ND	5.24±0.55Cb
A₃	LB	4.40±0.00Ca	4.83±0.60ABc	2.83±0.21Ba	0.14±0.01Bb	ND	8.42±0.62Ba
	LP	3.91±0.02Cc	14.60±6.88Aa	0.78±0.04Cc	1.26±0.22Ba	ND	6.87±0.15Ba
	L0	4.07±0.01Cb	10.31±0.51Ab	2.39±0.08Bb	0.29±0.02Bab	ND	7.07±0.93Ba
A₄	LB	4.50±0.02Ba	5.32±1.44Ab	2.87±0.08Ba	0.15±0.01Bb	ND	8.90±0.57Ba
	LP	4.07±0.03Bc	10.03±0.94Ba	3.18±0.18Ba	ND	0.06±0.05Ba	7.38±0.31Bb
	L0	4.30±0.02Bb	10.10±0.66Aa	2.51±0.96Ba	0.30±0.05Ba	ND	7.90±0.06Bb
A₅	LB	5.14±0.01Ac	1.09±0.04Cc	4.02±0.05Ab	1.72±0.09Aa	0.05±0.03Aa	15.62±0.32Aa
	LP	5.25±0.01Aa	1.59±0.03Ca	3.91±0.03Ab	1.91±0.34Aa	0.01±0.01Aa	12.52±0.15Ac
	L0	5.20±0.01Ab	1.31±0.11Cb	4.34±0.17Aa	1.79±0.10Aa	0.12±0.01Aa	13.62±0.33Ab